Dutch

English

Voorpagina > Visie > Lokale energie        

Lokale energie: De paradox van gelijktijdige schaalvergroting en schaalverkleining

De voorziening van elektriciteit en gas heeft de afgelopen decennia een proces van centralisatie en schaalvergroting doorgemaakt. Met de liberalisering en privatisering van de energiemarkt zijn veel gemeentelijke en regionale energiebedrijven eerst opgegaan in provinciale energiebedrijven en vervolgens in internationaal opererende bedrijven. De openbare transport netwerken werden in toenemende mate internationaal gekoppeld.

Parallel aan deze ontwikkeling zijn in de afgelopen jaren een groot aantal initiatieven gestart door burgers en bedrijven om op lokaal niveau de verantwoordelijkheid te nemen voor een eigen duurzame energievoorziening. Denk aan windmolens op bedrijventerreinen, zonnepanelen op woonhuizen en biogasfaciliteiten bij boeren. De website 'hier opgewekt' geeft een goed overzicht van de diverse decentrale energie initiatieven.


Decentraal wat kan, centraal wat moet


Het samenvallen van deze ogenschijnlijke tegenstrijdige trends roept diverse vragen op ? Kan generatie op (kleine) lokale schaal net zo efficiënt zijn als productie op grote schaal? Wat is de ideale mix van centrale opwekking en decentrale opwekking ? Welke aanpassingen in het netwerk en centrale faciliteiten zijn nodig om producerende consumenten ('prosumenten') te bedienen ? Wat moet er aan wet en regelgeving aangepast worden om lokale energie een 'eerlijke' kans te geven ? Wij denken dat de tegeltjewijsheid 'Decentraal wat kan, centraal wat moet' in het algemeen een goede richtlijn geeft en lichten onze inzichten op lokale energie hieronder toe.

Waarom lokale energie?

Lokale energie-initiatieven van bedrijven en burgers kunnen een belangrijke bijdrage leveren aan de energietransitie in Nederland. Hierbij spelen zowel sociale als technische factoren een rol:

  • Sociale factoren: Lokale energie-initiatieven zijn bij uitstek in staat zijn om maatschappelijk draagvlak te creëren door de directe betrokkenheid van bedrijven en burgers bij het opstellen van de plannen, de implementatie en de financiering. De daarbij genoemde drijfveren zijn de behoefte om controle te krijgen op de sterk stijgende energielasten en de wens om bij te dragen aan een duurzame samenleving. Vele buurtinitiatieven richten zich niet uitsluitend op 'technische duurzaamheid', maar ook op 'sociale duurzaamheid', b.v. door het in de buurt organiseren van zorg, vervoer en de voedselvoorziening;

  • Technische factoren: Decentrale energieproductie kan in toenemende mate concurreren met centrale energieproductie als gevolg van de kostendaling en rendementsverhoging van kleinschalige opwekking:
    • Zon PV en Wind: Door de prijsdaling en rendementsverhoging van PV modules zijn elektriciteitgeneratie kosten van zon PV de laatste jaren aanzienlijk gedaald en deze daling zal naar verwacht in de komende 10 jaar nog verder doorzetten. Wind op land is bij een goed windklimaat (bij de kust) al concurrerend met gas- en kolencentrales. Middelgrote en grote windturbines vormen een volwassen technologie en verdere grote prijsdalingen worden niet verwacht. Zie onze inschattingen onder 'elektriciteitkosten'. Onze schattingen van de afhankelijkheid van de grootte van de installaties zijn weergegeven in de onderstaande figuur. Een efficiëntie schaalgrootte voor zon PV wordt benaderd voor installaties vanaf ca. 20 kWp (ca. 120 m2 aan monokristallijn silicium (sc-Si) modules). Voor windturbines ligt deze grens bij ca. 1 MW. Zon PV en windturbines lenen zich daarmee goed om als lokale elektriciteitsvoorziening ingezet te worden, mits de 'overhead' voor levering, facturering en klantenondersteuning klein gehouden kan worden;

      Decentraal wat kan, centraal wat moet


    • Warmtekracht-koppeling (WKK) met (bio)gasmotoren: Eenheden vanaf 2 MW kunnen een elektrisch rendement realiseren tot ca. 43%. Dit is hoger dan het gemiddeld rendement van het Nederlandse elektriciteitopwekking (39%). Het energetisch rendement kan aanzienlijk verhoogd worden door ook de geproduceerde warmte te gebruiken (in WKK operatie). Dit is alleen mogelijk bij lokale levering omdat warmte slechts over een beperkte afstand getransporteerd kan worden. Het gecombineerde elektrisch en thermisch rendement voor een standaard WKK operatie is ca. 85%. Dit kan verder worden verhoogd door toepassing van lage temperatuur ruimteverwarming en hergebruik van de condensatie warmte;
    • Kleinschalige verwerking van rioolwater en afval: Volgens de gegevens van de International Energy Agency (IEA) werd er in Nederland in 2009 in woningen gemiddeld 19,6 kWh/persoon/dag aan energie geleverd in de vorm van elektriciteit, gas en warmte. Volgens onze schattingen gaat ca 3,9 kWh/persoon/dag aan thermische energie verloren door de afvoer van warm water in het riool. Anders gezegd: 20% van de totaal geleverde energie verdwijnt door het 'doucheputje'. De chemische energie-inhoud van het geproduceerde huisafval is ca. 4,1 kWh/persoon/dag en van het organisch materiaal in het rioolwater ca. 0,6 kWh/persoon/dag. In totaal is dus ca. 8,6 kWh/persoon/dag beschikbaar om terug te winnen, of wel 44% van de nu geleverde energie. Biovergisting in combinatie met warmteterugwinning kan gebruikt worden voor het behandelen van het rioolwater. Het huisafval kan verwerkt worden tot biobrandstof d.m.v. pyrolyse of thermisch/katalytisch kraken. Er zijn in Nederland diverse 'cleantech' start-ups die deze apparatuur kunnen gaan leveren voor toepassing op de schaal van een (niet te kleine) woonwijk;
    • Brandstofcellen en kleinschalige gasturbines: Deze zijn nog in ontwikkeling en kunnen in de nabije toekomst een sterke impuls geven aan lokale elektriciteitsproductie op basis van aardgas en biobrandstoffen. Hoge temperatuur brandstofcellen, i.h.b. Solid Oxide Fuel Cells (SOFC) zoals b.v. geleverd door Bloom Energy, zijn buitengewoon flexibel in de keuze van brandstof en kunnen qua elektrisch rendement concurreren met de meeste efficiënte grootschalige elektriciteit centrales, zoals een STEG (SToom En Gas, in het Engels 'Combined Cycle Gas Turbines' ofwel CCGT) centrale. De (Nederlandse) uitvinding om een SOFC met een gerecupereerde gasturbine te combineren kan zelfs een aanzienlijk hoger elektrisch rendement realiseren dan een STEG. De figuur hieronder vat deze ontwikkelingen samen. Voor verdere informatie over de verschillende typen brandstofcellen, zie b.v. wikipedia.

    Elektrisch rendement vs vermogen


    Energietransitie in de bebouwde omgeving

    Op hoofdlijnen zijn er twee transitie scenario's voor de bebouwde omgeving mogelijk:

    • 'Maximaal duurzaam' scenario: Hierbij worden zowel elektriciteit als warmte duurzaam in de buurt opgewekt. Hierbij wordt niet alleen de directe energievraag (d.w.z. de elektriciteit en warmte voor de gebouwen) verduurzaamd, maar ook de indirecte energie nodig voor de verwerking van het afval en afvalwater door deze lokaal te behandelen en daarbij de resterende chemische en thermische energie terug te winnen;
    • 'All electric' scenario: Hierbij wordt de energievraag, inclusief ruimteverwarming en warm tapwater, voorzien door elektriciteit, welke duurzaam in de wijk wordt gegenereerd. Voor een gemiddeld huishouden in Nederland van 2,3 personen met een gasgebruik van 1.300 m3/jaar en elektriciteitgebruik van 3.350 kWh/jaar daalt het finale energiegebruik onder het 'All electric' scenario met 69% van 19,6 naar 6,2 kWh/persoon/jaar. Het primaire energiegebruik daalt met 39% en de energiekosten met ca. 40% (bij de huidige leveringstarieven, transportkosten en energiebelasting). Voor een volledig duurzaam scenario moet dan 6,2 kWh/persoon/jaar aan elektriciteit uit zon, wind en/of biomassa worden opgewekt. De besparingen per huishouden van ca. € 650/jaar kunnen worden ingezet als investering. Wanneer de in de wijk geleverde elektriciteit 'virtueel gesaleerd' zou mogen worden lopen de besparingen op tot € 1.240/jaar, of wel 77%. De figuur hieronder vat de aannames en resultaten voor dit scenario samen.

    All electric scenario


    Voor een meer gedetailleerde beschrijving van beide scenario's zie ons rapport over de transitie naar een volledig duurzame energie zelfvoorziening in het Ramplaankwartier in Haarlem.

    Benodigde aanpassingen in wet en regelgeving

    Om het potentieel van een duurzame lokale energievoorziening te benutten is het essentieel dat een 'gelijk speelveld' wordt gecreëerd voor hernieuwbare energie door de maatschappelijke kosten van fossiele brandstoffen in rekening te brengen en dat de financiële barrières op lokaal geproduceerde energie worden verlaagd door aanpassing van de energiebelasting en lokaal energietransport over de openbare netten. Hierbij is het zinvol om de volgende categorieën van lokale energie te onderscheiden:

    • Lokale productie 'achter de meter' zonder teruglevering: De gebruiker produceert hierbij duurzame elektriciteit, warmte of groen gas voor eigen gebruik achter de aansluiting op de openbare netten en levert geen energie terug aan deze netten. Het effect op de energiehuishouding is hetzelfde als bij energiebesparing: De vraag neemt af. Over de geproduceerde energie is nu geen belasting verschuldigd en dat zou zo moeten blijven;
    • Lokale productie 'achter de meter' met teruglevering: De situatie is vergelijkbaar met de bovenstaande situatie, maar bij een productieoverschot wordt de overtollige energie aan het openbare net geleverd en bij een productietekort wordt energie afgenomen van het openbare net. Voor de elektriciteitproductie door kleinverbruikers is hier de 'salderingsregeling' van toepassing, waaronder tot een maximum van 5.000 kWh/jaar aan het net mag worden teruggeleverd. Dit is een goede regeling, die uitgebreid zou moeten worden naar de productie van groen gas;
    • Lokale productie 'voor de meter' in de wijk: Over de levering van lokaal geproduceerde duurzame elektriciteit en groen gas aan woningen in de buurt zijn op dit moment de zelfde netwerktransportkosten, energiebelasting en BTW verschuldigd als bij levering door de openbare netten. Dit betekent, bijvoorbeeld, dat voor een grootschalige zon PV installatie in de wijk ca. 12 €ct/kWh aan heffingen aan derden in rekening moet worden gebracht bij de eindgebruiker (bij een gemiddeld gebruik van 3.500 kWh/jaar). Bij een marktconform tarief van ca. 19 €ct/kWh (inclusief heffingskorting op de energiebelasting) kan dan slechts 7 €ct/kWh voor de levering betaald worden. Een centrale PV oplossing op een groot dak in de wijk is uit praktische, economische en visuele overwegingen veelal te prefereren boven vele kleine zon PV installaties op de individuele woningen, maar is door deze regelgeving financieel niet haalbaar. Een oplossing zou zijn om het variabele deel van de energiebelasting voor lokale productie en levering te halveren en een kostengeoriënteerd tarief voor de transport kosten in rekening te brengen. Bij lokale productie voor lokale gebruikers is de transport afstand hooguit enkele honderden meters en zonder tussenkomst van transformatoren (voor elektriciteit) of pompstations (voor gas). Wanneer hiervoor de feitelijke kosten in rekening gebracht zouden worden, zou het transport tarief aanzienlijk omlaag kunnen;
    • Lokale productie voor algemene levering: Deze situatie is van toepassing op decentrale opwekking door windturbines, zon PV en biogas installaties waarbij de energie aan deelnemers of klanten op afstand wordt geleverd via de openbare netten. Voor deze categorie zou de SDE+ regeling moeten worden aangepast om deze beter te laten aansluiten bij de lokale condities en het gekozen bedrijfsmodel. Een aanpassing is bijvoorbeeld gewenst m.b.t. het maximaal aantal uren per jaar dat windturbines onder subsidie mogen produceren. Dit leidt nu tot een suboptimale dimensionering van de windturbine.

    De energietransitie in de bestaande bouw kan een aanzienlijke bijdrage geven aan het realiseren van de lokale, nationale en Europese duurzaamheids doelstellingen; Groene (innovatieve) groei wordt bevorderd door nieuwe technologieën een kans te geven om zich in de praktijk te bewijzen; en tenslotte kan een aanzienlijke stimulans gegeven worden aan de regionale installatie en bouwsector. Het verdient aanbeveling om op regionaal en nationaal niveau een energietransitie-plan op te stellen waarin lokale initiatieven een rol krijgen toebedeeld en geplaatst worden in samenhang met de ontwikkeling van de centrale energievoorziening.

    Copyright 2013 Energy Transition Group BV - All rights reserved   Sitemap   Voorpagina